一种新型模拟预失真线性化器

为解决氮化镓(GaN)固态功率放大器(Solid-State Power Amplifier, SSPA)线性度较差的问题,采用模拟预失真技术设计了一款新型结构的线性化器,将2支肖特基二极管及其管座电路并联,并通过2路偏置电路分别控制,使用微带隔离器减少二极管间的相互干扰,并对输入输出驻波进行改善。通过电路设计软件ADS进行仿真,仿真结果显示,可以实现幅度补偿2.2~6.1 dB,相位补偿21.5°~49°。根据测试数据建立功率放大器非线性模型,与线性化器进行级联仿真。结果表明,目标GaN SSPA饱和输出功率回退3 dB时,可改善三阶互调10 dB以上。进行实物加工及测试,验证了该线性化器可大幅改善功率放大器的线性度。

一种基于肖特基二极管低损耗模拟预失真器

随着通信系统的不断发展,第五代移动通信系统(5G)对射频功率放大器在功耗、延时和带宽等指标都有更高的要求。传统模拟预失真器虽然可以改善功放的非线性,但会引入一定的插入损耗,导致系统的增益下降。为解决损耗问题,文章提出了一种基于肖特基二极管的低损耗模拟预失真器,通过在非线性器件两侧波节点处添加四分之一波长阻抗变换器的方式进行匹配,在改善互调失真量的同时降低插入损耗。实验采用100 MHz带宽,中心频率为3.5 GHz的5G NR信号对中心频率为3.5 GHz的Doherty功率放大器进行线性化。测试结果表明,该模拟预失真器对功放邻信道功率比(Adjacent Channel Power Ratio, ACPR)改善超过14 dB,且插入损耗小于3 dB。

基于模拟退火法的模拟预失真研究

在功率放大器的众多线性化方法中,模拟预失真以结构简单、成本低、线性化效果较好的优点被广泛研究。本文提出一种基于肖特基二极管的反射式模拟预失真电路,通过为每一个并联的肖特基二极管提供独立的偏置电路,来增加调节的自由度。在此基础上加工的S波段模拟预失真电路对中心频率为3.5GHz的Doherty功率放大器进行线性化测试。模拟预失真的线性化测试通常采用人工测试的方法,针对有多个可调因素的模拟预失真结构而言,传统的人工测试方法效率低下、费时费力。因此本文提出一种自动化测试方案,并在此基础上引入模拟退火优化算法对测试流程进行改进,实验证明:加上提出的模拟预失真电路后,被测功放的邻信道泄漏比(Adjacent Channel Leakage Ratio,ACLR)改善了10dB以上。

一种用于K波段空间行波管模拟预失真电路的设计方法

空间行波管(TWT)预失真电路小型化、轻量化要求使得电路调试难度变大,迫切需要一种预失真电路精确仿真及设计方法来指导产品设计。该文在分析肖特基二极管等效电路模型基础上选择二极管MA4E2039作为非线性发生器件,并建立了MA4E2039的二极管仿真模型。之后通过分析反射式预失真电路结构,获得了影响电路性能的关键参数,并在元器件和版图联合仿真阶段对这些关键参数进行精确仿真。最后对依据仿真结果进行加工的预失真电路进行测试,发现仿真结果和电路实测结果偏差小于15%,将预失真电路与K波段行波管放大器级联实现在输入回退4 dB时3阶交调达到23.77 dBc,实现了行波管的线性化。可见该方法能够用于指导空间行波管预失真电路设计,帮助提高产品开发周期,对于预失真电路的小型化设计也有重要指导意义。

一种延时可调的记忆效应补偿模拟预失真器

随着移动通信系统的发展,信号的带宽和调制度越来越高,功率放大器的记忆效应影响也越来越强。针对功放的记忆效应补偿问题,本文提出了一种延时可调的基于肖特基二极管模拟预失真器(SDD-APD)来补偿记忆效应的影响。该预失真器采用不等长微带线作为固定延时线、RC移相结构作为延时可调模块,用来补偿功放记忆效应的影响。采用20MHz带宽的LTE信号对中心频率为460MHz的Doherty功率放大器进行测试,实验结果表明所提出的模拟失真器可以有效地改善功放的记忆效应,相邻信道功率比(ACPR)的改善为13dB以上。

一种RF模拟预失真放大器的实现

预失真线性化技术理论上是最简单的 RF 功率放大器线性化技术。本文利用场效应管偏置于可变电阻区时的栅压控制变阻特性构成模拟射频预失真器,在对放大器线性化的同时还可提供一定的增益。为了验证电路的有效性,分别使用双音信号和 W-CDMA 信号进行测试,结果表明3阶互调改善9dB,邻道功率比(ACPR)改善 5dB。

一种模拟预失真技术的宽带功率放大器的研究

介绍了一种新的应用于WCDMA的射频高线性功放系统,采用模拟预失真技术,预失真信号由肖特基二极管的非线性产生,通过该预失真信号抵消主功放的互调成分(IMD),可以大幅度提高射频功率放大器的线性度。将此预失真器应用于WCDMA16W射频系统中,可以使ACPR改善16dB左右。

模拟预失真在高功率放大器中的应用

通信技术的发展对于功率放大器的要求越来越高,主要需求集中在高线性高效率的功放。前馈是目前改善功放线性比较好的方法,但是该方法的一个问题是降低了功放的效率。文中使用模拟预失真技术与前馈技术相结合,通过相应的分析与试验,证明该方法可以在不恶化线性指标的前提下提高功放前馈系统的效率。

一种模拟预失真自适应线性化方法

针对射频功率放大器的非线性问题,提出一种基于两个复量多项式的模拟预失真电路,并根据射频功率放大器的响应用LMS(最小均方)算法自适应优化多项式的系数,从而使功率放大器的线性性能达到最佳。该预失真器的优点是电路简单,运算量少,适用于宽带通信。基于双频信号和WCDMA(宽带码分多址)信号对该预失真器进行了仿真测试。实验结果表明,该预失真线性化方法对交调失真分量抑制效果明显,ACPR(邻信道功率比)可改善至56.1dB,对功率放大器的非线性具有良好的补偿效果。

一种射频功率放大器模拟预失真器研究

根据模拟预失真器的基本原理和实现方法,设计出一种基于可调增益及其相位模拟预失真算法,并根据该算法,设计了基于DAC(Data Analog Convert)、FPGA(Field Programmable Gate Array)的硬件预失真器,然后对该电路进行制版、测试,得出该失真器的矫正能力。最后将该预失真器结合射频功率放大器进行系统测试,实现了在输入动态范围为30d B、工作频率为64MHZ条件下,AM/AM增益线性度改善了3.2d B,AM/PM相位线性度改善了6度。结果表明,该预失真器件具有一定的灵活性和矫正能力,可用于医疗1.5T核磁共振的射频功率放大器系统中。

模拟预失真功率放大器的研制

针对高线性功率放大器在通信领域的应用,设计了一款模拟预失真功率放大器芯片。对预失真器原理与结构进行了分析,采用兰格耦合器提高信号隔离度,利用T型结构电阻网络增加衰减量,给出了线性功率放大器的设计方案,通过抵消主功率放大器产生的三阶分量来提高线性度。利用仿真软件对预失真电路进行仿真优化,最后基于GaAs微波功率器件工艺成功研制了模拟预失真功率放大器。实验结果表明,工作频率在10.1 GHz、1 d B压缩点输出功率(P_(o(1dB)))的条件下,测得功率放大器自身的三阶交调失真比为-20 dBc,引入这种新型预失真技术后,功率放大器在Po(1 dB)下的三阶交调失真比达到-45.6 dBc,三阶交调失真改善量约25.6 dB。功率放大器的芯片面积为4.3 mm×3.00 mm。

基于开路短截线相位补偿的模拟预失真电路

传统的单路并联式模拟预失真电路,其可调性不高,对功率放大器的三阶交调改善量也非常有限。为了解决上述问题,提出了一种能用开路短截线进行适当相位补偿的S波段模拟预失真电路。该模拟预失真电路使用肖特基二极管产生三阶交调信号,通过改变开路短截线的长度,来调整基波信号与三阶交调信号的相位差,使它的特性跟功率放大器的特性相反,从而抵消功放的三阶交调信号。实验结果表明,在3.5 GHz的AB类功放的1 dB压缩点处,加模拟预失真电路后,三阶交调量改善了约34 dB。

双环模拟预失真功率放大器研究

研究了应用于WCDMA直放站中的基于模拟预失真技术的功率放大器。该预失真电路采用双环结构,通过二极管产生预失真信号,并利用两个可调衰减器和可调移向器来调节其幅度和相位,以此抵消功率放大器的三阶分量,改善输出信号的线性度。基于该预失真方法设计了10W功率放大器,其三阶失真分量改善了15dB,相邻信道功率比为-51dBc@40dBm。

一种基于延迟线补偿记忆效应的模拟预失真器

模拟预失真器具有带宽宽、结构简单、功耗低和延时少等优点,满足第五代移动通信系统(5G)及超5G的功放线性化对大带宽、低功耗和低延时的要求。然而随着移动通信系统的发展,信号的带宽和调制度越来越高,功率放大器的记忆效应影响也越来越强,而传统的模拟预失真器无法补偿功放的记忆效应。为了解决模拟预失真电路的记忆效应补偿问题,文中提出了一种基于延迟线补偿记忆效应的肖特基二极管模拟预失真器(SDD-APD)。该模拟预失真器采用不等长微带线作为延迟线,用来补偿功放的记忆效应。采用100 MHz带宽5G新无线电(NR)信号对工作在3.5 GHz的AB类功放进行测试,结果表明该模拟预失真器可以补偿功放的记忆效应,并能将功放的非线性改善10 dB以上。

基于模拟预失真的2.4 GHz CMOS功率放大器设计

基于65 nm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺,设计一种2. 4 GHz的两级全差分功率放大器。通过采用片上变压器实现单端信号和差分信号之间的转换和输入输出阻抗匹配和将驱动级作为预失真器的模拟预失真技术提高线性度,从而实现高增益、高集成度和高线性度的功率放大器芯片。芯片面积为1. 08 mm×1. 37 mm。仿真结果表明:在2. 4 GHz的工作频点,功率放大器的-1 d B输出功率为22. 9 d Bm,功率附加效率为23. 5%,小信号增益为27. 2 d B,三阶交调失真为-35. 6 d Bc。

一种带有温度补偿特性的模拟预失真线性化器

本文研制了一款用于毫米波频段,且具有温度补偿功能的模拟预失真器,该预失真器基于3d B电桥、肖特基二极管、微带线和偏置电阻,在外加直流偏置的情况下,产生预失真信号。我们理论分析了线性化器的温度响应并提出一种简单有效的补偿技术。该补偿技术通过调节控制二极管的偏压使其等效电阻不随温度变化,从而实现预失真器的温度补偿。通过ADS软件对该预失真器进行仿真,仿真结果表明,在-20°C到+130°C的变化范围内,该预失真器可提供6.5d B的增益扩张和50°的相位扩张,且随温度变化增益与相位变化小于0.5d B和5°。

Ku波段模拟预失真线性化器

提出了一种基于模拟预失真方法的线性化器设计。利用预失真技术设计行波管配用线性化器的数学模型,得出了预失真电路的功率转移特性曲线和相位特性曲线。预失真电路采用上下支路对消结构,通过二极管产生失真信号,并利用2个可调衰减器和可调移相器来调节其幅度和相位,以此补偿功率放大器的AM-AM,AM-PM失真特性,改善输出信号的线性度。此外通过改变二极管的偏压,线性化器能够提供不同种幅度和相位特性的组合方式,用于不同特性的功放。基于该模拟预失真方法设计了行波管线性化器,在给定的动态范围内幅度扩张5 dB,相位扩张40°。

一种Ku频段新型宽带幅相可调谐模拟预失真器

采用模拟预失真技术设计一款Ku波段预失真器,使用2个MA4E2037肖特基势垒二极管和三段无源传输线产生预失真信号,通过调节偏置电压实现幅度和相位可调;同时结合平衡式结构,改善单支路非线性器件增益扩张曲线斜率不足问题,改善输入驻波比。仿真结果表明,在14 GHz处,增益补偿和相位补偿可分别达到17 dB和60°以上;在频率12～16 GHz,增益扩张和相位扩张可达到15 dB和50°以上,整个频带内预失真器S11小于-17 dB。该预失真器适用频带宽,结构简单,功能实用。

Ka频段模拟预失真线性化器设计

针对毫米波频段下,固态功率放大器工作时产生的增益压缩和相位扩张现象,采用肖特基二极管,在经典反射式模拟预失真线性化器电路的基础上进行改进,设计新型模拟预失真线性化器。新型线性化器利用并联肖特基二极管产生非线性补偿量,通过增加直流偏置电路,可独立调节二极管偏置状态。在接地方面,新电路使用开路线加射频接地的方式取代以往电路中无源传输线加负载电阻的结构,避免传输线与电阻间匹配不当导致的性能偏差。ADS 2020电磁仿真软件扫描参数后的结果表明,频率为30 GHz时,线性化器可获得20 dB的增益扩张和60°的相位压缩。

模拟预失真与Doherty技术结合研究

模拟预失真技术与Doherty技术是目前功放研究领域两个热门的技术。通过分析和试验可以发现,把这两项技术结合起来可以在提高功放效率的同时改善功放的线性指标。这两项技术的结合代表了未来功放发展的方向。